CN105700471A - 一种飞机蒙皮数控加工程序的二次修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞机蒙皮数控加工程序的二次修正方法，根据蒙皮形状和大小进行检测轨迹规划，采用CAM软件编制蒙皮在线探测点位程序，进行机床的在线探测，获取蒙皮实际型面的点云数据，对点云数据进行处理和拟合，形成实际型面，根据实际型面进行数控程序的二次修正，完成实际状态下蒙皮的加工。本发明能实现单曲或双曲蒙皮的点位数据拟合及壁厚程序修正，能处理复杂蒙皮特征的刀具轨迹向实际型面的映射。

Description

一种飞机蒙皮数控加工程序的二次修正方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种飞机蒙皮数控加工程序的二次修正方法。

背景技术

目前，飞机蒙皮的制造工艺普遍采用化铣工艺，但随着绿色制造技术的发展，国内引进了能实现飞机蒙皮绿色加工的镜像铣削技术。采用镜像铣削技术的过程中，由于受蒙皮材料滚弯或拉伸成形误差、装夹变形等影响，蒙皮实际型面与理论型面产生偏差，若采用理论型面加工程序加工，则产生较大的壁厚偏差，导致加工零件不合格。

为了解决蒙皮实际型面与理论型面的偏差问题，采用在线检测和逆向成形技术，设计了一种飞机蒙皮数控加工程序的二次修正方法，能获取蒙皮实际加工外形，并对原始加工程序进行二次修正，最终解决原材料成形外形误差和自重等非加工变形造成的壁厚偏差问题，提高加工质量。该方法已在相关型号上得到成功应用。

发明内容

针对飞机蒙皮实际型面与理论型面存在偏差问题，发明了一种飞机蒙皮数控加工程序的二次修正方法。

本发明的技术方案是，根据蒙皮形状和大小进行检测轨迹规划，采用CAM软件编制蒙皮在线探测点位程序，进行机床的在线探测，获取蒙皮实际型面的点云数据，对点云数据进行处理和拟合，形成实际型面，根据实际型面进行数控程序的二次修正，完成实际状态下蒙皮的加工。

所述的蒙皮数控加工程序的二次修正方法包括以下具体步骤：

步骤1、进行蒙皮检测路径规划，完成探测点位程序的编制，并将编制的点位检测程序进行数据转换，生成机床可识别的NC代码。

所述的蒙皮检测路径规划，是指按照检测路径最短的原则，按照之字形轨迹首尾连接形成检测轨迹。

所述的点位探测程序的数据转换为：编制的点位探测前置程序格式为X,Y,Z,I,J,K，其中X,Y,Z为点位坐标，I,J,K为刀轴矢量；转换得到的机床A摆和C摆角度为：

$A=\arctan \left(\frac{\sqrt{I^2+J^2}}{K}\right)$

$C=\arctan \left(\frac{J}{I}\right)+\frac{\mathrm{\π}}{2}$

步骤2、建立加工过程仿真环境，包含机床模型、控制系统模型、测头模型，完成机床在线探测过程仿真，验证探测点位程序的正确性。

步骤3、将探测点位程序传输至机床，采用探头进行蒙皮实际型面的在线检测。

步骤4、获取蒙皮实际型面的点云数据。

步骤5、对探测得到的点云数据进行分析和处理，生成点云文件。对点云进行拟合，得到蒙皮实际型面。

步骤6、基于蒙皮实际型面完成数控程序的二次修正。

步骤7、对二次修正程序进行后置，生成机床可识别的NC代码，并完成加工过程仿真。

步骤8、得到正确二次修正程序，用于实际工况的零件壁厚加工。

所述的蒙皮实际型面数控程序的二次修正是根据拟合得到的实际型面，完成基于蒙皮下陷的理论刀具轨迹向实际型面的映射。刀具轨迹的映射包含的信息：刀具信息、加工余量信息、切削参数信息、运行轨迹信息等加工信息。

发明的有益效果：

本发明方法根据蒙皮实际型面修正的数控加工厚度程序准确，能够有效解决原材料波纹度、成形外形超差、自重等非机加变形所引起的加工厚度偏差问题。本方法具有如下明显的有益效果：

1、提供了一种准确的蒙皮数控加工壁厚程序的二次修正方法。

2、能实现单曲或双曲蒙皮的点位数据拟合及壁厚程序修正。

3、能处理复杂蒙皮特征的刀具轨迹向实际型面的映射。

4、充分考虑了零件实际生产情况和加工工艺方法。

附图说明

图1为本发明的蒙皮数控加工程序二次修正方法流程图。

图2为本发明的蒙皮检测路径规划示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

步骤1、进行蒙皮检测路径规划，完成探测点位程序的编制，并将编制的点位检测程序进行数据转换，生成机床可识别的NC代码。

(1)检测路径规划：按照检测路径最短的原则，按照之字形轨迹首尾连接形成检测轨迹。探测点数＝检测轨迹数×每条轨迹探测点数，探测速度根据机床进给速度来确定。

(2)在CAM软件中按照探测轨迹规划及探测点数完成探测前置程序编制，探测轨迹按照轨迹最短原则进行规划。

(3)点位探测程序的数据转换，编制的点位探测前置程序格式为X,Y,Z,I,J,K，其中X,Y,Z为点位坐标，I,J,K为刀轴矢量。转换得到的机床A摆和C摆角度为：

$A=\arctan \left(\frac{\sqrt{I^2+J^2}}{K}\right)$

$C=\arctan \left(\frac{J}{I}\right)+\frac{\mathrm{\π}}{2}$

得到转换后的机床可识别的探测点位程序，格式为X,Y,Z,A,C。

步骤2、建立加工过程仿真环境，包含机床模型、控制系统模型、测头模型，完成机床在线探测过程仿真，验证探测点位程序的正确性。

步骤3、将探测点位程序传输至机床，采用探头进行蒙皮实际型面的在线检测。

步骤4、获取蒙皮实际型面的点云数据。

步骤5、对探测得到的点云数据进行分析和处理，生成点云文件。对点云进行拟合，得到蒙皮实际型面。

(1)对点云数据进行处理，再根据曲面的曲率变化情况对检测数据进行筛选，同时对异常点进行标识和处理。

(2)将点云数据进行拟合和装配，考虑曲面的阶数、段数、精度、松弛等参数，拟合生成实际曲面。

步骤6、基于蒙皮实际型面完成数控加工壁厚程序的二次修正。

步骤7、对二次修正程序进行后置，生成机床可识别的NC代码，并完成加工过程仿真。

步骤8、得到正确二次修正程序，用于实际工况的零件加工。

所述的蒙皮实际型面数控程序的二次修正是根据拟合得到的实际型面，完成基于蒙皮下陷的理论刀具轨迹向实际型面的映射。刀具轨迹的映射包含的信息：刀具信息、加工余量信息、切削参数信息、运行轨迹信息等加工信息。

Claims (3)

1.一种飞机蒙皮数控加工程序的二次修正方法，其特征在于：

步骤1、进行蒙皮检测路径规划，完成探测点位程序的编制，并将编制的点位检测程序进行数据转换，生成机床可识别的NC代码；

步骤2、建立加工过程仿真环境，包含机床模型、控制系统模型、测头模型，完成机床在线探测过程仿真，验证探测点位程序的正确性；

步骤3、将探测点位程序传输至机床，采用探头进行蒙皮实际型面的在线检测；

步骤4、获取蒙皮实际型面的点云数据；

步骤5、对探测得到的点云数据进行分析和处理，生成点云文件；对点云进行拟合，得到蒙皮实际型面；

步骤6、基于蒙皮实际型面完成数控程序的二次修正；

步骤7、对二次修正程序进行后置，生成机床可识别的NC代码，并完成加工过程仿真；

步骤8、得到正确二次修正程序，用于实际工况的零件壁厚加工。

2.根据权利要求1所述的飞机蒙皮数控加工程序的二次修正方法，其特征在于：所述的蒙皮检测路径规划，是指按照检测路径最短的原则，按照之字形轨迹首尾连接形成检测轨迹。

3.根据权利要求1所述的飞机蒙皮数控加工程序的二次修正方法，其特征在于：所述的点位探测程序的数据转换为：编制的点位探测前置程序格式为X,Y,Z,I,J,K，其中X,Y,Z为点位坐标，I,J,K为刀轴矢量；转换得到的机床A摆和C摆角度为：

$A=arctan\left(\frac{\sqrt{I^2+J^2}}{K}\right);$

$C=\arctan \left(\frac{J}{I}\right)+\frac{\mathrm{\π}}{2}.$